Kompetenzfeld Sensorsignalverarbeitung Prof. Dr.-Ing. B. Yang Prof. Dr.-Ing. M. Berroth 1 06.06.2018
Module des Kompetenzfelds Zwei Module: Signale und Systeme, Prof. Yang WS, 4SWS, 6LP Grundlagen für Signalverarbeitung (SW) Schaltungstechnik, Prof. Berroth WS + SS, 6SWS, 6LP Schaltungstechnik 1 (V/Ü) im WS Schaltungstechnik 2 (V) im SS Grundlagen für elektrische Sensoren (HW) 2 06.06.2018
Signale und Systeme: Inhalte der Module Was sind Signale und Systeme? Analyse analoger und digitaler Signale und Systeme im Zeitbereich und Frequenzbereich Fourier-Transformation Theorie der linearen Systeme Schaltungstechnik: Frequenzgänge und Ortskurven Grundzüge der Vierpoltheorie Netzwerkanalyse bei periodischer Anregung Laplace-Transformation Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen 3 06.06.2018
Medizinische Signalverarbeitung 4 06.06.2018
Was ist Signalverarbeitung? Information für Anwendungen Signalverarbeitung signals + system models + math. methods + HW/SW Signale, Messungen Sensor Erfassung Object of interest 5 06.06.2018
Anwendungen der Signalverarbeitung Sprache Bild Komm. Auto Messtech. Audio Video Radar Medizin Signalverarbeitung 6 06.06.2018
zwischen Zusammenarbeit mit Uni. Tübingen Uni. Stuttgart, Prof. Yang Uni. Klinik Tübingen, Radiologie (Prof. Nikolaou, Prof. Schick, Prof. Bamberg, Dr. Gaditis, ) Uni. Klinik Tübingen, HNO (Prof. Gummer) in Form von gemeinsamen DFG-Projekten gemeinen Promotionen gemeinsamen studentischen Arbeiten bisher mehr als 50 (BA, SA, MA) 7 06.06.2018
Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (1) Sensor: Kernspin-Tomograph (MRT) Signal: MRT-Spektroskopie Aufgabe: Untersuchung der Struktur von Molekülen und Stoffzusammensetzung 8 06.06.2018
Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (2) Sensor: MRT Signal: Ganzkörper-MRT-Aufnahmen Aufgabe: Automatische Segmentierung vom Fettgewebe zur Diagnose von Diabetes 9 06.06.2018
Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (3) Sensor: MRT-PET Signal: MRT- und PET-Aufnahmen Aufgabe: Bewegungskorrektur, Compressive Sensing PET Original Unkorrigiert Korrigiert 10 06.06.2018
Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (4) Sensor: MRT-PET Signal: MRT- und PET-Aufnahmen Aufgabe: Gewebsklassifizierung, autom. Krebserkennung 11 06.06.2018
Beispiele medizinischer Signalverarbeitung (5) Sensor: MRT Signal: MR-Bilder Aufgabe: Evaluation von MR-Bildqualität 12 06.06.2018
Spezialisierungsfach M.Sc. Medizintechnik Bildgebende Verfahren und Sensorsignalverarbeitung Prof. Yang: Detection and pattern recognition Prof. Yang: Deep learning Dr. Lauer (Siemens Medizintechnik): Technologien der medizinischen Bildgebung und Labordiagnostik Prof. Ott, Digitale Bildverarbeitung Praktikum 1: Medizinische Bildverarbeitung (neu) Praktikum 2: Mustererkennung (Krebserkennung aus MRI-Bildern) 13 06.06.2018
Beispiele für Schaltungsentwicklungen im Bereich Medizintechnik 14 06.06.2018
Schaltungsentwicklung Besondere Anforderungen in der Medizintechnik: Sicherheit für Patient und Arzt (z.b. Defibrilator) Zuverlässigkeit (z.b. Herzschrittmacher!) Kompakte Bauweise Niedriger Energieverbrauch Einfache Bedienbarkeit Einfache Konfiguration 15 06.06.2018
Entwicklungszyklus Idee / Konzept Hardware Software Prototyp 1 Prototyp 2 16 06.06.2018
Einsatzgebiet: Temperaturaufzeichnungsgerät Temperatur-Überwachung von Blutkonserven 17 06.06.2018
Einsatzgebiet: Elektrolarynx Sprechhilfe für Patienten ohne Kehlkopf Microcontroller (flexibel konfigurierbar) Bluetooth Funkmodul (keine Steckverbinder, Hygiene!) 18 06.06.2018
Ein-Chip-Labor http://www.ibvt.uni-stuttgart.de/infrastruktur/analytik/index.html Yang K, Peretz-Soroka H, Liu Y, Lin F., Novel Developments of Mobile Sensing Based on the Integration of Microfluidic Devices and Smartphone, Lab on a chip, 2016; Vol.16, No. 6, pp. 943-958. doi:10.1039/c5lc01524c Ergebnisdarstellung Mikrofluidik Mikrooptische Sensoren Mikroelektronische Sensoren Mikromechanische Sensoren O/E Umsetzung M/E Umsetzung A/D Umsetzung A/D Umsetzung A/D Umsetzung Schnittstelle Kabel / Drahtlos Signalerfassung Signalaufbereitung Signalauswertung z.b. Smartphone 19 06.06.2018
IC-Entwurfszyklus CAD-Labor Konzept Schaltplan Simulation Layout Halbleiterfabrik 20 06.06.2018
IC-Entwurfszyklus Halbleiterfabrik Messlabor INT On-wafer Probes Messtechnik Aufbautechnik Charakterisierung 21 06.06.2018
Im Messlabor. 22 06.06.2018